論細(xì)胞工程技術(shù)在作物育種中的應(yīng)用

程利鋒 關(guān)雅妮 李明哲 于 淼

河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院 河南 新鄉(xiāng) 453000

如今,生物工程技術(shù)的發(fā)展,為促進(jìn)農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等行業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的條件,細(xì)胞工程是生物工程技術(shù)的一個(gè)分支,是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的科技工程,將動(dòng)植物的細(xì)胞作為研究對(duì)象,采取復(fù)雜的方法和先進(jìn)的技術(shù),促使動(dòng)植物細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變,從而滿足人們對(duì)于動(dòng)植物生長(zhǎng)和質(zhì)量的需求。農(nóng)作物是影響人們生活質(zhì)量的關(guān)鍵要素,隨著農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展,細(xì)胞工程技術(shù)在作物育種中得到了很好的應(yīng)用,并且取得了顯著的發(fā)展成就和重大進(jìn)展,通過(guò)細(xì)胞技術(shù)培育的新品種,已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,很好地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展,也為我國(guó)農(nóng)業(yè)安全營(yíng)造了良好的條件。

一、細(xì)胞工程技術(shù)概述

所謂細(xì)胞工程技術(shù),即是指以細(xì)胞為單位,在動(dòng)植物體外,采取人為的方式改變細(xì)胞的生物學(xué)特性,從而創(chuàng)造出新品種的過(guò)程。在生物科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的形勢(shì)下,細(xì)胞工程技術(shù)也取得了顯著的發(fā)展成就,并服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,細(xì)胞工程工作者可以根據(jù)社會(huì)發(fā)展的需要,并結(jié)合動(dòng)植物的遺傳物質(zhì),采取細(xì)胞培養(yǎng)、移植等方式,重組細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)和結(jié)構(gòu),以此來(lái)改變動(dòng)植物的生長(zhǎng)特性,從而培育出更優(yōu)質(zhì)的品種。細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用和研究領(lǐng)域非常廣泛,主要體現(xiàn)在培育和改良植物品種、快速繁殖瀕危動(dòng)物和提高生物醫(yī)學(xué)技術(shù)水平方面,尤其是細(xì)胞工程技術(shù)在農(nóng)作物育種方面的應(yīng)用,培育和改變了很多植物品種,如采取微繁殖技術(shù)培育的鳳梨等等,為我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了“動(dòng)力源泉”。

二、細(xì)胞工程技術(shù)在作物育種中的應(yīng)用

1.組織培養(yǎng)在玉米育種中的應(yīng)用。玉米是我國(guó)重要的糧食作物,是農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),而組織培養(yǎng)技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用,很好地改良了玉米品種。在應(yīng)用組織培養(yǎng)培育玉米品種的過(guò)程中,技術(shù)工作者需要將玉米的組織與細(xì)胞在培養(yǎng)基上進(jìn)行分裂,進(jìn)而生成新的植株,讓玉米的組織與細(xì)胞在體外分離出愈傷組織,從構(gòu)建出全新的再生體系,促進(jìn)玉米細(xì)胞遺傳物質(zhì)的改變,最終培育出優(yōu)良的玉米品種。與此同時(shí),染色體工程技術(shù)在農(nóng)作物育種方面也得到了很好的應(yīng)用,并獲得了良好的效果,如運(yùn)用染色體技術(shù)工程基礎(chǔ)培育黑麥等品種,直接增強(qiáng)了作物的抗病能力,有利于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效益的目標(biāo)。

2.體細(xì)胞培養(yǎng)在蔬菜育種中的應(yīng)用。所謂體細(xì)胞培養(yǎng),也就是將種子發(fā)芽后的胚軸、子葉等體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),采取有效的方式來(lái)誘導(dǎo)胚胎生成胚狀體,從而產(chǎn)生新的植株。體細(xì)胞技術(shù)在蔬菜育種中得到了廣泛應(yīng)用,為創(chuàng)新和改良蔬菜品種奠定了良好的基礎(chǔ),而且通過(guò)體細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),再生的植株有著一定的變異性能,可以將優(yōu)良的遺傳物質(zhì)留下來(lái),進(jìn)而篩選出優(yōu)異的蔬菜品種。另外,技術(shù)工作者在利用體細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)時(shí),能夠根據(jù)實(shí)際情況來(lái)培養(yǎng)和選擇再生的植株,進(jìn)一步優(yōu)化蔬菜的品種。同時(shí),蔬菜、棉花等農(nóng)作物在實(shí)際生長(zhǎng)的過(guò)程中,其中的體細(xì)胞基因也有可能產(chǎn)生改變,染色體重組也是一種常見(jiàn)的情況,在體細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),也會(huì)出現(xiàn)突變的遺傳變異,進(jìn)而選擇優(yōu)質(zhì)的細(xì)胞,從而培養(yǎng)出新的品種,提升蔬菜的品質(zhì)。

3.體細(xì)胞雜交在作物育種中的應(yīng)用。雜交是作物育種常用的方式,又被業(yè)界成為“細(xì)胞融合”,技術(shù)工作者在特定的條件下,把兩種植物的細(xì)胞去除細(xì)胞壁,并促使其原生質(zhì)體有效融合起來(lái),從而生成雜交的細(xì)胞,而且這一雜交細(xì)胞有著兩種植物遺傳物質(zhì),有利于農(nóng)作物品種的創(chuàng)新,體細(xì)胞雜交在作物育種中有著很大的優(yōu)勢(shì),突破了種間雜交的障礙,直接拓寬了物種雜交的范圍,增大了物種發(fā)生突變的可能性,很好地提升了優(yōu)良品種的培育可能性,同時(shí)也縮短了物種的培育周期,將進(jìn)一步加快作物育種的步伐,為培育出優(yōu)良且適宜本土的種子奠定基礎(chǔ)。

4.花藥與原生質(zhì)體培養(yǎng)在農(nóng)作物育種中的應(yīng)用?；ㄋ幣囵B(yǎng)也被生物工程工作者稱為“單倍體育種”,技術(shù)人員需要運(yùn)用細(xì)胞的多功能特點(diǎn),并發(fā)揮細(xì)胞單性發(fā)育的顯著優(yōu)勢(shì),在培養(yǎng)基中接種花粉,即可實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物育種的目的,也就是現(xiàn)在一定的條件下,培養(yǎng)出單倍體的植株,再利用細(xì)胞工程技術(shù),來(lái)改變遺傳物質(zhì)的特性,進(jìn)而得到純合體,這樣培育的農(nóng)作物,其遺傳特點(diǎn)更加穩(wěn)定,更有利于篩選出遺傳特征更加優(yōu)質(zhì)的品種,創(chuàng)新了遠(yuǎn)緣雜交的方式,在世界范圍內(nèi)都得到很好地應(yīng)用。原生質(zhì)體培養(yǎng),則是技術(shù)人員運(yùn)用特殊的方法,將細(xì)胞的細(xì)胞壁去除,留下細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)等物質(zhì),這樣的細(xì)胞還是有著生命力,在適宜的環(huán)境中,便會(huì)促使細(xì)胞重新產(chǎn)生細(xì)胞壁,而且促使細(xì)胞進(jìn)行分化繁殖,最終生長(zhǎng)成新的植株,原生質(zhì)體培養(yǎng)在遠(yuǎn)緣物種雜交方面有著很大的優(yōu)勢(shì),很好地促進(jìn)了農(nóng)作物品質(zhì)的改良。

三、總結(jié)與反思

總而言之,隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,人們對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品的需求也在提升,這就為農(nóng)作物育種提出了更大的挑戰(zhàn),而細(xì)胞工程技術(shù)的創(chuàng)新,為農(nóng)作物育種提供了良好的條件,特別是與傳統(tǒng)育種方式的融合,大大提升了作物的育種水平,有利于培育出更優(yōu)質(zhì)的品種,進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)的高水平發(fā)展,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高產(chǎn)量的農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo),從而滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生活需求。